IV. Axit Granit Liparit
c/ Các lý thuyết về sự thành tạo pegmatit
2.3.1.3. Các qtrình tạo khống hậu magma
a- Khái quát chung:
Đóng vai trị quan trọng trong giai đoạn này là các dung dịch magma tàn d. Đó là các dung dịch nớc nóng đợc tách ra từ magma hoặc do kết quả q trình
_________________________________________________________________________
hố lỏng các khí. Chúng mang ra khỏi lị magma hàng loạt hợp chất kim loại (d- ới dạng các phức chất và các hợp chất keo). Ngồi ra nó cịn có khả năng hồ tan hàng loạt tổ phần của đá vây quanh mà nó xâm nhập vào. Các kim loại ở trong đó ngồi việc tồn tại ở những hợp chất phức khá phức tạp cịn có một số ít tồn tại trong các dung dịch thật. Khi áp suất bên trong lớn hơn bên ngồi, nó xâm nhập vào đá vây quanh hoặc trào lên mặt đất, nguội lạnh đi theo 2 giai đoạn: khí hố và nhiệt dịch.
b. Giai đoạn khí hố:
Phát sinh trong trờng hợp khối nóng chảy hồ bão chất bay hơi trong khí, áp suất bên ngồi thấp. Giữ vai trị chính trong gia đình thành tạp này là các khí H2O, CO2, H2S, SO2 , HCl, HF. Trong các khống vật khí hóa, ngời ta phân ra hai loại nguồn gốc thành tạo:
+ Các khống vật đợc hình thành trực tiếp từ khí phun của núi lửa:
Các khí núi lửa có thành phần chủ yếu là bụi silic, hơi nớc và cacbonic sau đó là SO2, N2, H2, CH4, CO, S, HCl, HF, NH3, Cl, B (OH)3. Ngoài bụi, sự có mặt của SO2 với hàm lợng lớn là thảm hoạ đối với mơi trờng sinh thái trên trái đất.
Hình 2.41: Các bụi khống thành tạo trong quá trình núi lửa phun
Chẳng hạn, sự phun trào của núi lửa Pinatubo (Philliphine) vào năm 1991 đã tung khoảng 17 triệu tấn sulfur dioxide (SO2) vào bầu khí quyển của địa. Ví dụ khác trong quá khứ cách đây khoảng 65 triệu năm có đợt phun trào dữ dội trên địa cầu. Riêng lợng khí SO2 thoát ra từ các ngọn núi lửa tạo nên vùng đá bazan tại cao nguyên Deccan (ấn Độ) lên tới 10 nghìn tỷ tấn.
Thành phần các khí này cịn tuỳ thuộc vào q trình phun lên và nhiệt độ. Sự phụ thuộc của nhiệt độ vào thành phần khí núi lửa đợc trình bày trong bảng 2.4 (theo Inokyti)
_________________________________________________________________________
Bảng 2.4: Quan hệ giữa nhiệt độ và thành phần khí núi lửa
Nhiệt độ Các khí
Hợp chất lu huỳnh Các chất khác
8000-12000C H2S >> SO2 H2, HCl, CO
100-4000C H2S << SO2 H2, HCl, CO (rất ít)
> 1000C H2S >> SO2 Chủ yếu khí CO2 và N2
< 1000C H2S Chủ yếu khí CO2 và N2
Sở dĩ có sự biến đổi về thành phần hố học trong các khí núi lửa là vì giữa chúng đã xảy ra những phản ứng hoá học rất nhanh, nhanh hơn bất kì một quá trình địa chất nào khác. Cân bằng giữa chúng xảy ra tức thời.
H2S + 2 H2O (khí) 3 H2 + SO2 (1)
2 H2 + 2 SO2 1/2 S2 (khí) + 2 H2O (khí) (2) H2S H2 + 1/2 S2 (khí) (3)
SO2 + H2O SO3 + H2 (4)
2 CO2 + 1/2 S2 (khí) 2 CO + SO2 (5) 2 H2S + SO2 3 S (rắn) + H2O (6) Trên đây là một loạt các phản ứng thịng xảy ra trong các khí núi lửa. Tuy nhiên khi theo dõi hoạt động của núi lửa ít thấy khí H2S (theo Inokyti), bởi vì ở phần trên, khí này tham gia phản ứng (6) để tạo thành S (rắn). Điều này giải thích hiện tợng xung quanh miệng núi lửa xuất hiện khống sản lu huỳnh tự sinh (Hình .
Nh vậy, trong giai đoạn khí hố này có dạng thăng hoa của các khí núi lửa (trờng hợp là magma hở) các khống vật thành tạo trực tiếp từ thể hơi, có tinh thể nhỏ, dạng đất hoặc vết bám trên sản phẩm núi lửa. Khống vật khí hóa đặc trng là lu huỳnh tự sinh. Ngồi ta cịn có silvin, halit, fluorit...
- Trong trờng hợp lị magma kín trong giai đoạn này sẽ tạo nên q trình tạo khống khí hố thực sự. Các khí tách khỏi lị magma sẽ theo các khe nứt thốt ra và nguội lạnh tạo thành các mạch. Nhiều ngời cho rằng chúng có thể xếp chung với nhiệt dịch nhiệt độ cao vì thành phần rất giống nhau. Chẳng hạn: Flogopit, apatit, diopxit, canxit, berin, thạch anh, grafit...
_________________________________________________________________________
Hình 2.42: Các Khốngvật l huỳnh tự sinh thành tạo trong q trình phun khí tại miệng núi lửa ở Indonesia
c- Giai đoạn nhịêt dịch:
+ Khái niệm về nhiệt dịch
Nhiệt dịch là một loại dung dịch khí- lỏng hỗn hợp có nhiệt độ cao chứa nhiều vật chất khống lu chuyển trong lịng đất. Dung dịch nhiệt dịch trong tự nhiên gồm cả dung dịch thật và cả dung dịch keo. Trong dung dịch nhiệt dịch n- ớc là dung mơi chủ đạo. Trong q trình hình thành đá magma, các dung dịch nhiệt dịch là sản phẩm cuối cùng của giai đoạn hậu magma. Chúng theo các khe nứt đi vào đá vây quanh và nguội đi tạo thành các mạch nhiệt dịch. Theo nhiệt độ và độ sâu thành tạo có thể chia làm 3 loại (hình 2.43):
Hình 2.43: Phân chia q trình tạo khống nhiệt dịch theo nhiệt độ và độ sâu thành tạo
_________________________________________________________________________
Thờng đợc hình thành ở gần các lị magma, có độ sâu tơng đối lớn. Thành phần của các khoáng vật quặng của mạch gồm vonframit, mica, có thể có berin, topa, granat. Khống vật mạch: Thạch anh, mica
+ Nhiệt dịch nhiệt độ trung bình (mesothermal) (300-200oC):
Thờng thành tạo khá xa lò magma, độ sâu thành tạo trung bình, khó phát hiện quan hệ với đá mẹ có liên quan
- Khống vật quặng: Các khoáng vật sunfua: Cu,Pb, Zn, Sb, Fe, Co, Ni.. - Khoáng vật mạch: Thạch anh, canxedoan, cacbonat.
+ Nhiệt dịch nhiệt độ thấp – Epithermal (200-25oC):
Thờng thành tạo xa lị magma, độ sâu thành tạo nhỏ, có khi ngay trên bề mặt trái đất. Thờng ít khi phát hiện thấy đá mẹ có liên quan
- Khống vật quặng: Sunfua: Hg, As, Sb, có khi Pb, Zn,
- Khống vật mạch: thạch anh, canxedoan, opan, kaolinit, fluorit.
Trong giai đoạn nhiệt dịch này thành tạo nhiều loại hình mỏ sunfua và oxit rất có giá trị cơng nghiệp.
+ Nguồn nớc cung cấp cho dung dịch nhiệt dịch:
- Ngồi nguồn nớc nhiệt dich đợc hình thành từ các lị magma đợc coi là nguồn chủ đạo cịn có nguồn nớc cung cấp cho dung dịch nhiệt dịch gồm:
- Nớc thoát ra từ các khoáng vật trong các đá dới sự tác động của quá trình biến chất.
- Nớc chơn vùi trong các trầm tích cổ: Nớc này có nguồn gốc biển và đợc thốt ra do ảnh hởng của lị magma và hoạt động kiến tạo.
- Nớc mặt: thấm xuống sâu theo những kênh xung yếu của vỏ trái đất, có thể là nớc mặt từ lục địa cũng có thể là nớc mặt từ đại dơng.
+ Thành phần hoá học của nhiệt dịch
Ngoài nớc và các thành phần linh động có độ hoạt hố cao hồ tan trong dung dịch nh: H2S, H2CO3, HCl, SO2, CO2, N, NH4, trong thành phần nhiệt dịch còn chứa một lợng đáng kể các nguyên tố kim loại nh: Fe, Cu, Pb, Zn, Au, Ag, Mo, Sn, Sb, As, Bi, Se, Cd và Ca, Mg, Ba, Be, K, Li, Al, O.
Hình 2.44: Quan hệ giữa các nguồn cung cấp nớc và việc hình thành các mạch nhiệt dịch (Theo White, 2006)
_________________________________________________________________________
Nguồn cung cấp các tổ phần khoáng chất cho nhiệt dịch đợc nhiều nhà nghiên cứu cho rằng:
- Nguồn từ lò magma: Rất nhiều nguyên tố tạo quặng (chủ yếu là các kim loại) đợc thoát ra sau khi khối magma đã đơng nguội (nguồn ngun sinh) hoặc đợc thốt ra do magma sâu làm nóng chảy vật chất đá vây quanh (nguồn thứ sinh). Ngời ta cho rằng phần lớn các nguyên tố kim loại thoát ra từ magma tồn tại dới dạng hơi clorur, florur (halogenur) trong đó quan trọng nhất là clorur.
- Nguồn từ đá vây quanh: Trên đờng di chuyển của nhiệt dịch nó đã hồ tan, đồng hố khống vật quặng của đá vây quanh.
Hình 2.45: Mơ hình thể hiện một số phản ứng quan trọng xảy ra trong hệ thống nhiệt dịch ở sống núi giữa các đại dơng
+ Cơ chế lắng đọng vật chất khoáng từ nhiệt dịch.
Quá trình lắng đọng vật chất từ nhiệt dịch là một hoạt động địa chất phức tạp chịu sự tác động chi phối của nhiều những yếu tố, điều kiện khác nhau. Tuy nhiên việc nghiên cứu thành phần các thành tạo nhiệt dịch, các thí nghiệm nhân tạo đã tạo cơ sở để xác định các phơng thức lắng đọng vật chất khoáng từ nhiệt dịch nh sau:
- Sự giảm nhiệt độ và áp suất làm giảm độ hoà tan và linh động của vật chất khống làm cho dung dịch trở thành bão hồ rồi q bão hồ theo đó vật chất khống kết tủa lắng đọng.
- Sự giảm nhiệt độ cũng tạo điều kiện phân dị hoạt tính của các ion đơn giản và ion phức có trong dung dịch tạo điều kiện cho phản ứng trao đổi, thay thế diễn ra và từ đó vật chất khống đợc lắng đọng.
_________________________________________________________________________
MeCl2 + H2S → MeS↓ + 2HCl↑
Me: là các cation kim loại hoá trị 2 nh: Pb, Zn, Hg° Fe2+ + H2S → FeS + 2H+
FeS + 2H+ → FeS2↓ + Fe2+ + H2 FeS + H2S → FeS2↓ + H2
Cu+ + FeS + H2S → CuFeS2↓ + H+ + H2
- Sự đông tụ keo trong nhiệt dịch cũng đợc xác nhận là một phơng thức lắng đọng vật chất khống: phơng thức này có thể xảy ra do sự hạ nhiệt độ đột ngột làm dung dịch đạt quá bão hoà nhanh, sự trung hoà điện giữa keo của dung dịch với vật chất thoát ra từ đá vây quanh. Các vật chất keo trong dung dịch trung hoà lẫn nhau dẫn đến sự đông tụ.
- Hiệu ứng thấm nớc qua màn chắn của đá vây quanh cũng là nguyên nhân làm tăng nồng độ dung dịch dẫn đến bão hoà vật chất rồi quá bão hoà mà kết tủa. Trong q trình di chuyển của dịng nhiệt dịch những vật chất có độ hồ tan thấp
linh động kém sẽ lắng đọng trớc cịn những vật chất hồ tan mạnh linh động cao sẽ lắng đọng sau.
+ Hình thái các thân quặng nhiệt dịch
Nhiệt dịch khi mới thốt ra khỏi lị magma chủ yếu ở dạng hơi- lỏng nên rất linh hoạt và nhanh chóng tiêm vào khe nứt, hang hổng, mặt phân lớp của đá vây quanh cho nên sản phẩm kết tinh, lắng đọng của chúng phần lớn gặp dới dạng mạch (hình 2.46), dạng thấu kính chạy dài, ít hơn là dạng vỉa, giả vỉa. Kích thớc cả chiều rộng lẫn chiều dài các mạch nhiệt dịch thay đổi tuỳ theo khe nứt trong đá vây quanh khi dung dịch quặng xuyên vào.
Hình 2.46: Mạch quặng chì-kẽm tại mỏ Nà Bốp-Chợ Đồn, Bắc Cạn (ảnh N.K. Giảng, 2007)
_________________________________________________________________________
Hình 2.47: Mạch thạch anh (màu trắng) tiêm nhập trong đá phiến tại Bản Trang-Ngân Sơn-Bắc Cạn (ảnh N.K. Giảng, 2008)
+ Thành phần khoáng vật của các mạch nhiệt dịch đợc thể hiện ở bảng 2.4:
Bảng 2.4: Thành phần khoáng vật một vài loại mạch nhiệt dịch.
KV mạch KV quặng KV quan
trọng (quặng)
KV mạch KV quặng KV quan trọng
(quặng)
Mạch chì, Niken và Vonfram Mạch coban- niken - Asen
Thạch anh Adula Muscovit Zinvadit Topa Fluorit Ankerit Rodoclogit Canxit Caxiterit Vonframit Bismutin Acsenopirit Molipdenit Berin Pirit, Pirotin Chancopirit Seelit Vàng Manhetit Caxiterit Vonframit Molipdenit Berin Bismutin Vàng Canxit Dolomit Thạch anh Nikelin Rammebegit Saplorit Lơginit Quặng đồng xám Các acsenua của Ni và Co
Biến đổi kèm theo: Greigen hoá Biến đổi đi kèm: Clorit hoá và các bonat hố
Mạch thạch anh - vàng Mạch chì kẽm và đa kim
Thạch anh Ankerit Bơmit Pyrit Chancopirit Acsenopirit Galen, Vàng Quặng đồng xám, Seelit Vàng TA Canxit Barit Siderit Ankerit Fluorit Chancopirit Xfalerit, Galen Pirit, Pyrotin Vàng, Acsenopirit Quặng đồng xám, Bornite Chancopirit Xfalerit Galen Vàng Quặng đồng xám Bornite
Biến đổi kèm theo: Berezit hố Biến đổi đi kèm: Xerixit hố, clorit hóa và cacbonat hóa
_________________________________________________________________________